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Modeling of the Gelation Process in Cellulose Aerogels

Jarms, Jannik und Borzecka, Nina und Serrador Goncalves, Bruno und Ganesan, Kathirvel und Milow, Barbara und Rege, Ameya Govind (2025) Modeling of the Gelation Process in Cellulose Aerogels. Biomacromolecules. American Chemical Society (ACS). doi: 10.1021/acs.biomac.4c01474. ISSN 1526-4602.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Offizielle URL: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.biomac.4c01474

Kurzfassung

Cellulose aerogels are the most well-studied biopolymer-based systems in the literature, yet we lack a complete understanding of the underlying gelation mechanism, as well as that of the effect of solvent exchange on the topology of their network. This work presents a coarse-grained model describing the gelation kinetics in cellulose aerogel systems. A discrete element model is employed to generate the cellulose structure, and the solvents are modeled implicitly. Langevin dynamics is applied to solve the system of Newtonian equations. The model successfully generates the structure of the cellulose gel, hydrogel, alcogel, as well as aerogel. A model parameter sensitivity analysis is presented, and the results of the model are validated against the experimental data. The model provides insights into the mechanism of gelation while also shedding light on the morphological alterations resulting from the washing, solvent exchange, and drying steps.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213128/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Modeling of the Gelation Process in Cellulose Aerogels
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Jarms, Jannikjannik.jarms (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Borzecka, Ninanina.borzecka (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Serrador Goncalves, BrunoBruno.SerradorGoncalves (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ganesan, KathirvelK.Ganesan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Milow, BarbaraBarbara.Milow (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6350-7728NICHT SPEZIFIZIERT
Rege, Ameya GovindAmeya.Rege (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9564-5482NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Biomacromolecules
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1021/acs.biomac.4c01474
Verlag:American Chemical Society (ACS)
ISSN:1526-4602
Status:veröffentlicht
Stichwörter:DEM, Langevin dynamics, cellulose, aerogel, gelation
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HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
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Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe
Hinterlegt von: Rege, Dr. Ameya Govind
Hinterlegt am:12 Mär 2025 10:52
Letzte Änderung:12 Mär 2025 10:52

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